KR101021772B1 - 일체형 링기어를 갖는 냉간 성형 차동장치 하우징 - Google Patents

일체형 링기어를 갖는 냉간 성형 차동장치 하우징 Download PDF

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Abstract

일체로 형성된 링기어(30)를 갖는 차동장치 하우징(20)을 제조하기 위한 방법은 일체로 미리 형성된 환형 림을 갖는 차동장치 하우징을 제공하는 단계와, 회전 가능한 지지 공구의 상부 및 하부 반부 사이에 차동장치 하우징을 지지하여, 회전하는 동안에 환형 림이 지지 공구로부터 반경 방향 외향으로 연장되게 하는 단계와, 두꺼운 립을 형성하도록 지지 공구의 회전 동안에 환형 림과 결합 가능한 공구면을 갖는 두께 확장 공구를 제공하는 단계와, 지지 공구의 회전 동안에 두꺼워진 립과 결합 가능한 기어 성형 공구를 제공하여, 링기어를 형성하도록 립을 따라 복수의 톱니를 형성하는 단계를 포함한다.
링기어, 차동장치 하우징, 환형 림, 톱니, 기어 성형 공구

Description

일체형 링기어를 갖는 냉간 성형 차동장치 하우징 {COLD FORMED DIFFERENTIAL HOUSING WITH INTEGRATED RING GEAR}
본 발명은 자동차를 위한 트랜스액슬(transaxle)에 관한 것이고, 특히 일체형 링기어를 갖는 차동장치 하우징 및 일체형 링기어를 갖는 하우징을 형성하는 방법에 관한 것이다.
차동장치 매커니즘은 엔진 구동 변속기 출력으로부터 좌측 및 우측 액슬 샤프트로 토크를 전달하기 위해 자동차 내의 구동 액슬에 널리 이용된다. 휠은 대체로 액슬 샤프트의 단부에 고정된다. 액슬 샤프트에 의해 구동되는 휠에 토크를 전달하는 동안, 차동장치 매커니즘은 대체로 좌측 및 우측 액슬 샤프트가 상이한 속도로 회전하게 하는 복수의 기어를 포함한다.
종래의 차동장치 매커니즘은 외부 하우징 및 외부 하우징에 견고하게 고정된 별도의 링기어를 포함한다. 별도의 하우징 및 링기어를 제조한 뒤에 링기어를 하우징에 상호 연결시키는 것은 여러 기계가공 및 용접 작업을 요구한다. 또한, 용접 작업 동안에 발생된 열은 하우징 및 링기어를 왜곡시키는 경향이 있다.
따라서, 별도의 하우징 및 링기어를 용접할 필요 없이 일체로 형성된 링기어를 갖는 차동장치 하우징을 형성하는 방법을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 일체로 형성된 링기어를 갖는 차동장치 하우징을 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 일체로 미리 제조된 환형 림을 갖는 하우징 블랭크를 제공하는 단계와, 회전 가능한 지지 공구 내에 하우징 블랭크를 지지하여 그와 함께 회전하는 동안에 환형 림이 지지 공구로부터 반경 방향 외향으로 연장되게 하는 단계와, 지지 공구의 회전 동안 환형 림과 결합하는 두께 확장 공구를 제공하여, 환형 림이 립을 형성하기 위해 소성 변형되게 하는 단계와, 지지 공구의 회전 동안 립과 결합하는 기어 성형 공구를 제공하여, 링기어를 형성하도록 복수의 톱니가 립을 따라 형성되게 하는 단계를 포함한다. 또한 일체로 형성된 링기어를 갖는 차동장치 하우징이 개시된다.
본 발명의 장점은 첨부 도면들과 관련하여 고려되는 다음의 상세한 설명을 참고함으로써 더 잘 이해되는 동시에 용이하게 이해될 것이다.
도1은 본 발명의 일 태양에 따른 차동장치 조립체의 사시도이다.
도2는 본 발명의 일 태양에 따른 다이 공구 및 다이 공구 내에 형성된 하우징 블랭크의 단면도이다.
도3은 하우징 블랭크 내에 두꺼운 립을 형성하기 위한 지지 공구 및 두께 확장 공구의 단면도이다.
도4는 지지 공구 및 제2 두께 확장 공구의 단면도이다.
도5는 두꺼워진 립으로부터 링기어를 형성하기 위한 지지 공구 및 기어 성형 공구의 단면도이다.
도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다이 공구의 단면도이다.
도7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다이 공구의 단면도이다.
도면을 참조하면, 자동차 내의 트랜스 액슬을 위한 차동장치 조립체가 대체로 도1의 도면 부호 10으로 나타나 있다. 차동장치 조립체(10)는 이 기술 분야의 숙련자들에 의해 알려진 바와 같이, (도시되지 않은) 변속기 출력으로부터의 토크를 좌측 및 우측 액슬 샤프트로 전달하고 좌측 및 우측 액슬 샤프트가 상이한 속도로 회전하도록 하기 위해 정합된 복수의 피니언 기어(12)를 포함한다. 피니언 기어는 차동장치 하우징(20)에 의해 효과적으로 지지된다. 하우징(20)은 대체로 실린더형 제1 단부(24)와 대향 환형 제2 단부(26) 사이에서 연장되는 대체로 종형상(bell shaped)의 본체(22)를 포함한다. 링기어(30)는 하우징(20)의 제2 단부(26)에 일체로 형성된다. 하우징의 제2 단부(26)에 링기어(30)를 일체로 성형하는 방법이 이하에 자세히 기술된다.
도2를 참조하면, 주축 또는 하부 다이(40)는 미리 형성된 포지티브 하부 공구면(42)을 갖는다. 상부 다이(50)는 미리 형성된 상부 공구면(52)을 갖는다. 상부 공구면(52)은 대체로 하부 공구면(42)과 상보적이다. 상부 다이(50)는 도2에 도시된 바와 같이, 유압 프레스 조립체와 같은 임의의 적당한 수단으로, 하부 다이(40)에 대한 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 하부 다이(40)에 대해 강제적으로 이동 가능하다. 폐쇄 위치에서, 공동(58)은 일반적으로 하우징(20)의 소정의 형태를 형성하는 상부(40) 및 하부(50) 다이의 공구면(42, 52) 사이에서 형성된다. 개방 위치에서, 하부 다이(40)는 하우징 블랭크(60)의 배치 또는 제거를 위해 노출된다.
상부 다이(50)가 개방 위치에 있는 동안, 미리 형성된 하우징 블랭크(60)는 하부 공구면(42) 상에 놓여진다. 상부 다이(50)는 폐쇄 위치로 강제로 이동되어, 하우징 블랭크(60)는 하부(42) 및 상부(52) 공구면 사이에서 압박된다. 하우징 블랭크(60)는 공동(58)의 통상의 형태를 유지하도록 유동되거나 냉간 성형된다. 환형 림(62)은 림 축(61)을 형성하는 하우징 블랭크(60) 내에 형성된다.
도3 및 도4를 참조하면, 대체로 실린더형 외주연면(71)을 갖는 제1 지지 공구가 제공된다. 제1 지지 공구(70)는 상부(72) 및 하부(74) 지지 부재를 포함한다. 제1 지지 공구(70)는 제1 회전축(75)에 대해 회전하기 위해 (도시되지 않은) 외부 지지 수단에 의해 회전 가능하게 지지된다. 상부(72) 및 하부(74) 지지 부재는 그들 사이에 하우징 블랭크(60)를 겹쳐서 지지하도록 구성된 각각 상보적인 상부(76) 및 하부(78) 클램핑 면을 갖는다. 상부(76) 및 하부(78) 클램핑 면은 외주연면(71) 사이에서 각각 연장된다. 하우징 블랭크(60)는 상부(76) 및 하부(78) 클램핑 면 내에 위치되고 그들 사이에서 클램핑되어, 림 축(61)은 제1 회전축(75)과 정렬되고 림(62)은 외주연면(71)을 지나 반경 방향으로 돌출된다.
림(62)을 소성 변형하기 위해 성형면(82)을 갖는 두께 확장 공구(80)가 제공되어 제2 회전축(83)에 대해 회전하도록 (도시되지 않은) 외부 지지 수단에 의해 회전 가능하게 지지된다.
제1 지지 공구(70) 및 두께 확장 공구(80)는 미리 선택된 일정한 속도 또는 가변 속도에서 전기 모터와 같은 임의의 적당한 수단에 의해 각각의 제1(75) 및 제2(83) 회전축에 대해 반대 방향으로 회전된다. 상부(76) 및 하부(78) 클램핑 면 사이에 클램핑 된 하우징 블랭크(60)는 지지 공구(70)와 함께 회전한다. 두께 확장 공구(80)는 유압식 실린더와 같은 임의의 적당한 수단에 의해 제1 지지 공구(70)를 향해 옮겨져서, 성형면(82)은 림(62)과 마찰 결합한다. 도3에 도시된 바와 같이, 림(62)의 외주연부가 두꺼운 환형 립(84)으로 소성 변형될 때까지 성형면(82)은 림(62)에 대하여 강제로 지지된다. 성형면(82)은, 립(84)의 소정의 형태가 달성될 때까지 단일 패스 또는 연속 패스로 연속하여 림(62)에 대하여 지지될 수 있다. 도4에 도시된 바와 같이, 제2(88) 또는 (도시되지 않은) 제3 두께 확장 공구는 립(84)의 소정의 형태가 달성될 때까지 계속해서 이용될 수 있다. 하우징 블랭크(60)는 상부(76) 및 하부(78) 클램핑 면 사이에서 제거될 수 있다.
도5를 참조하면, 대체로 실린더형 외주연면(91)을 갖는 제2 지지 공구(90)가 제공된다. 제2 지지 공구(90)는 상부(92) 및 하부(94) 지지 부재를 포함한다. 제2 지지 공구(90)는 제3 회전축(95)에 대해 회전하기 위해 (도시되지 않은) 외부 지지 수단에 의해 회전 가능하게 지지된다. 상부(92) 및 하부(94) 지지 부재는 그들 사이에 하우징 블랭크(60)를 겹쳐서 지지하도록 구성된 각각의 상보적인 상부(96) 및 하부(98) 클램핑 면을 갖는다. 상부(96) 및 하부(98) 클램핑 면은 각각 제2 지지 공구(90)의 외주연면(91) 사이에서 연장된다. 하우징 블랭크(60)는 상부(96) 및 하부(98) 클램핑 면 내에 위치되고 그들 사이에서 클램핑되어, 림축(61)은 제3 회전축(95)과 정렬되고 둥근 모양의 립(84)은 외주연면(91)을 지나 반경 방향으로 돌출된다.
림 기어(30)의 톱니를 형성하기 위해 기어 성형면(102)을 갖는 기어 성형 공구(100)가 제공되고 제4 회전축(104)에 대해 회전하기 위해 (도시되지 않은) 외부 지지 수단으로 회전 가능하게 지지된다.
제2 지지 공구(90) 및 기어 성형 공구(100)는 미리 선택된 일정한 속도 또는 가변 속도에서 전기 모터와 같은 임의의 적당한 수단으로 각각의 제3(95) 및 제4(104) 회전 축에 대해 반대 방향으로 회전된다. 상부(96) 및 하부(98) 클램핑 면 사이에 클램핑 된 하우징 블랭크(60)는 제2 지지 공구(90)와 함께 회전한다. 기어 성형 공구(100)는 유압식 실린더와 같은 임의의 적당한 수단으로 제2 지지 공구(90)를 향해 옮겨져서, 기어 성형면(102)은 립(84)과 마찰 결합한다. 기어 성형면(102)은 립(84)에 대해 강제로 지지된다. 기어 성형면(102)은 립(84)을 절결 및 소성 변형하여 림 기어(30)의 톱니를 형성한다. 기어 성형면(102)은 림 기어(30)의 톱니를 위한 최종 소정의 형태가 달성될 때까지 연속적인 단계로 립(84)에 작용할 수 있다. 따라서, 림 기어(30)는 용접없이 최소 재료 손실로 하우징(20)에 일체로 형성된다.
하우징(20) 내에 림 기어(30)를 일체로 형성하는 다른 방법이 도6에 도시된다. 상부 다이(150)는 폐쇄 위치로 강제적으로 이동되어, 하우징 블랭크(160)는 하부(140) 및 상부(150) 다이의 하부(142) 및 상부(152) 공구면 사이에서 압박된다. 하우징 블랭크(160)는 유동되거나 냉간 성형되어 폐쇄 위치의 하부(142) 및 상부(152) 공구면 사이에 형성된 공동(158)의 통상의 형태를 유지한다. 두꺼운 립 (184)은 두께 확장 공구를 연속적으로 이용하는 중간 단계 없이 하우징 블랭크(160) 내에 형성된다. 설명된 바와 같이, 림 기어(30)는 두꺼운 립(184)으로부터 절결되어 형성된다.
도7에 잘 도시된 것처럼, 여분의 재료(185)는 림 기어(30)의 톱니를 형성하기 이전에 두꺼운 립(184)으로부터 연속하여 제거될 수 있어 유동 또는 냉간 성형만으로는 가능하지 않은 립(184)의 소정의 형태가 달성된다.
본 발명은 설명적인 방식으로 기술되었고, 사용된 용어는 제한적이기 보다는 설명을 위한 단어의 성질을 띠고 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 많은 변형 및 변경이 상기 설명에 비추어 가능하다. 그러므로, 첨부된 청구의 범위 내에서 본 발명이 구체적으로 기술된 것과 다르게 실행될수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (17)

  1. 일체로 형성된 링기어를 갖는 차동장치 하우징을 제조하는 방법이며,
    환형 림을 갖는 하우징 블랭크를 제공하는 단계와,
    회전하는 동안에 환형 림이 제1 지지 공구로부터 반경 방향 외향으로 연장되도록 회전 가능한 제1 지지 공구에 하우징 블랭크를 지지하는 단계와,
    제1 지지 공구를 회전시키는 단계와,
    제1 지지 공구의 회전 동안 환형 림과 결합하기 위한 제1 두께 확장 공구를 제공하고 환형 림은 립을 형성하기 위해 소성 변형되는 단계와,
    회전하는 동안에 립이 제2 지지 공구로부터 반경 방향 외향으로 연장되도록 회전 가능한 제2 지지 공구에 하우징 블랭크를 지지하는 단계와,
    제2 지지 공구의 회전동안 환형 림과 결합하기 위한 기어 성형 공구를 제공하여, 링기어를 형성하도록 환형 림을 따라 복수의 톱니가 형성되게 하는 단계를 포함하는 차동장치 하우징을 제조하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 제1 두께 확장 공구는 제1 지지 공구에 대해 반대 방향으로 회전하는 차동장치 하우징을 제조하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 소정의 립 크기로 환형 림을 소성 변형시키기 위해 추가의 두께 확장 공구를 제공하는 단계를 더 포함하는 차동장치 하우징을 제조하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 제1 두께 확장 공구는 환형 림을 변형시키기 위해 제1 지지 공구를 향해 옮겨지는 차동장치 하우징을 제조하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 환형 림은 하우징 블랭크를 제공하기 이전에 미리 형성된 차동장치 하우징을 제조하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 회전 가능한 제1 지지 공구에 하우징 블랭크를 지지하기 이전에 환형 림을 형성하도록 하우징 블랭크를 유동 형성하는 단계를 더 포함하는 차동장치 하우징을 제조하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 유동 형성 단계는,
    미리 형성된 면을 갖는 하부 다이 및 상기 하부 다이에 대해 이동 가능한 상부 다이를 제공하는 단계와,
    하부 다이 상으로 하우징 블랭크를 도입하는 단계와,
    상기 환형 림이 형성되도록 면이 미리 형성된 상부 및 하부 다이에 의해 형성된 공동 내에서 블랭크를 압박하도록 상부 다이를 이동시키는 단계를 포함하는 차동장치 하우징을 제조하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 기어 성형 공구는 제2 지지 공구에 대해 반대 방향으로 회전하는 차동장치 하우징을 제조하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 기어 성형 공구는 복수의 톱니를 형성하기 위해 제2 지지 공구를 향해 옮겨지는 차동장치 하우징을 제조하는 방법.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 기어 성형 공구를 제공하는 단계 이전에 환형 림으로부터 재료를 제거하는 단계를 더 포함하는 차동장치 하우징을 제조하는 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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